Computational Reaction and Materials Design Laboratory
서울과학기술대학교 미래에너지융합학과
권형욱 교수
Heterogeneous Catalysis
Energy Conversion and Storage
Gas-Phase Chemistry
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Computational Reaction and Materials Design Laboratory
미래에너지융합학과 권형욱
Computational Reaction and Materials Design Laboratory(계산반응 및 소재설계 연구실)는 반응 화학, 공학, 그리고 에너지 소재 분야에서 첨단 계산모델링 기법을 활용한 융합 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 밀도범함수이론(DFT), 분자동역학(MD), 동역학 몬테카를로(kMC), 전산유체역학(CFD) 등 다양한 다중 스케일 시뮬레이션 도구를 통해 분자 수준에서부터 거시적 시스템에 이르기까지 반응 시스템의 물리·화학적 거동을 심층적으로 분석합니다.
특히, 이종 촉매의 구조-반응성-선택성 관계 규명, 새로운 촉매 및 에너지 소재의 설계, 그리고 연소·열분해 등 복잡한 가스상 반응 시스템의 해석에 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 고효율 수소 생산, 이산화탄소 저감, 물 분해, 청정 연료 생산 등 지속가능한 에너지 응용 분야에서 혁신적인 기술 개발을 이끌고 있습니다.
본 연구실은 계산화학적 예측과 실험적 검증을 유기적으로 연계하여, 실제 산업 현장에 적용 가능한 솔루션을 도출하고 있습니다. 연료전지, 배터리 등 에너지 변환 및 저장 장치에 적용 가능한 첨단 소재의 개발, 그리고 반응 시스템의 최적화 및 성능 향상에 기여하고 있습니다.
또한, 에너지 산업의 탈탄소화(decarbonization)를 위한 과학적·공학적 난제 해결에 적극적으로 참여하고 있으며, 국내외 다양한 연구기관 및 산업체와의 협업을 통해 연구의 폭과 깊이를 확장하고 있습니다. 이러한 융합적 연구는 미래 에너지 사회의 지속가능성 확보와 환경 문제 해결에 중요한 역할을 하고 있습니다.
궁극적으로, 본 연구실은 첨단 계산모델링과 소재 설계 기술을 바탕으로 에너지, 환경, 소재 등 다양한 분야에서 혁신을 주도하며, 차세대 에너지 시스템의 효율적 설계와 최적화, 그리고 친환경 사회 구현에 기여하고자 합니다.
본 연구실은 반응 화학 및 공학 분야에서 계산모델링을 핵심 연구 주제로 삼고 있습니다. 다양한 화학 반응 시스템의 거동을 이해하고 예측하기 위해 밀도범함수이론(DFT), 분자동역학(MD), 동역학 몬테카를로(kMC), 그리고 전산유체역학(CFD) 등 다중 스케일 시뮬레이션 기법을 적극적으로 활용합니다. 이러한 접근법은 분자 수준에서부터 거시적 시스템에 이르기까지 다양한 스케일의 현상을 통합적으로 분석할 수 있게 해줍니다.
특히, 본 연구실은 복잡한 반응 메커니즘을 규명하고, 반응 경로 및 활성점의 특성을 밝혀내는 데 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 새로운 촉매 물질의 설계, 반응 효율의 극대화, 그리고 에너지 변환 및 저장 장치의 성능 향상에 기여하고 있습니다. 또한, 계산화학적 예측 결과를 실험적 데이터와 연계하여 실제 공정에 적용 가능한 솔루션을 도출하고 있습니다.
이러한 연구는 에너지, 환경, 소재 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 혁신적인 기술 개발에 필수적입니다. 본 연구실의 다중 스케일 모델링 역량은 미래 에너지 시스템의 효율적 설계와 최적화, 그리고 지속가능한 에너지 사회로의 전환에 중요한 역할을 하고 있습니다.
지속가능한 에너지 응용을 위한 이종 촉매 및 에너지 소재 연구
지속가능한 에너지 사회 구현을 위해 본 연구실은 이종 촉매(heterogeneous catalysis)와 에너지 소재 개발에 집중하고 있습니다. 열, 전기, 광, 플라즈마 등 다양한 환경에서 작동하는 촉매의 구조-반응성-선택성 관계를 심층적으로 분석하며, 이를 바탕으로 고효율 수소 생산, 이산화탄소 저감, 물 분해 등 다양한 에너지 전환 반응에 적합한 촉매를 설계합니다. 또한, 연소 및 열분해와 같은 가스상 반응 시스템의 복잡한 화학 반응 네트워크를 해석하여, 친환경 연소 기술 및 청정 연료 생산에 기여하고 있습니다.
에너지 변환 및 저장 장치(연료전지, 배터리 등)에 적용 가능한 첨단 소재의 설계 역시 중요한 연구 분야입니다. 기존의 시행착오적 소재 개발 방식을 넘어, 계산화학 기반의 예측 및 시뮬레이션을 통해 목표 특성을 갖는 신소재를 신속하게 도출하고, 실험적 검증을 통해 실제 응용 가능성을 높이고 있습니다. 이를 통해 에너지 효율 향상, 내구성 증대, 그리고 경제성 확보 등 다양한 산업적 요구에 부응하고 있습니다.
특히, 에너지 분야의 탈탄소화(decarbonization)를 위한 혁신적 기술 개발에 앞장서고 있으며, 실험 및 시뮬레이션 그룹과의 협업을 통해 과학적·공학적 난제 해결에 도전하고 있습니다. 이러한 연구는 미래 에너지 산업의 지속가능성 확보와 환경 문제 해결에 중대한 기여를 하고 있습니다.
